El aire comprimido es una de las formas menos eficientes de energía que pueden usarse en plantas de fabricación modernas. Se emplea 7 u 8 veces más electricidad para producir un caballo de vapor con aire comprimido que con un motor eléctrico. El aire comprimido es a menudo el mayor uso final de electricidad en una planta.
Hay muchas acciones que pueden hacerse en una planta que pueden conseguir incrementar fácilmente la eficiencia de los sistemas de aire comprimido y decrecer el uso de energía de aire comprimido en un 20 % o más.
Contaminación típica en el sistema de aire comprimido
La cantidad de contaminantes se multiplica cuando el aire se comprime a la presión de trabajo. A 8 bares habrá 8 veces más contaminantes por m3 sin incluir la contaminación introducida dentro del compresor o en sistema de distribución. Por ejemplo, un sistema con un compresor lubricado de tornillo de 25 m3, funcionando durante 6000 horas, a una temperatura ambiente de 25 ºC y 85 % de HR, introduce alrededor de 100.000 litros de condensados sucios y ácidos mezclados con partículas. Condiciones de mayor humedad o temperatura producen todavía mayores condensados.
El punto de rocío o de condensación es la temperatura en la que el aire está saturado de vapor de agua. Esta saturación completa corresponde a una humedad de 100 %. En el momento en que la temperatura del aire es inferior a ese punto, empieza la condensación del aire húmedo. Si las temperaturas son inferiores a 0 ºC, se forma hielo. Este fenómeno puede limitar considerablemente el caudal y el funcionamiento de los componentes incluidos en una red neumática. Cuanto menor es el punto de rocío, tanto menor es la cantidad de agua que puede retener el aire. El punto de rocío depende de la humedad relativa del aire, de la temperatura y de la presión.
Una de las acciones que pueden llevarse a cabo para aumentar la eficiencia del sistema de aire comprimido es un sistema que interrumpa la demanda del secador desecante (HDD). El HDD es típicamente un punto de uso mayor de aire comprimido y algunos de estos secadores llegan a usar hasta el 18 % de la capacidad de aire comprimido.
El HDD opera para mantener el aire comprimido a un punto de rocío a una presión especificada; usualmente – 40 º o – 70 ºC.
El secador utiliza dos recipientes a presión (a veces llamados torres duales) llenos con un desecante tal como aluminio activado, gel de sílice, o malla molecular. El aire comprimido pasa a través del lecho desecante antes de ser distribuido en la planta.
Cuando el aire pasa a través del desecante, el vapor se retira del aire a través de un proceso llamado adsorción.
Cuando el aire comprimido pasa a través de un recipiente donde el vapor de agua está siendo adsorbida, el desecante en el otro recipiente se somete a regeneración donde el vapor de agua que fue previamente adsorbido es eliminado.
La regeneración es llevada a cabo por la extracción de una porción de aire seco cuando sale el recipiente activo, expandiendo este aire a la presión atmosférica y pasa sobre el desecante que se está regenerando.
El aire que se extrae sale al recipiente activo en forma de aire de purga. Cuando el aire de purga se expande a la presión atmosférica llega a estar muy seco y se separan las moléculas de vapor de agua fácilmente. El aire de purga y la energía requerida para producir el aire comprimido extra para cumplir el requerimiento de regeneración es el coste de energía directo que se requiere para operar el secador.
El ciclo del secador se refiere al tiempo en el que se pasa de una torre a otra. Un tiempo de ciclo típico es alrededor de diez minutos. Durante este ciclo, el secador cambiará a la vez de forma que cada torre esté online durante cinco minutos y se regenere cinco minutos.
El tiempo del ciclo se determina por el fabricante y dependerá del punto de rocío que se especifique y de la cantidad de desecante en los recipientes. El tiempo del ciclo y la cantidad del desecante se determina basándose en las condiciones del caso peor; caudal de aire nominal del secador, temperatura de aire de 35 ºC, humedad relativa 100 % y presión 7,9 bares. El secador está demandando constantemente aire de purga basándose en este diseño, y por tanto consume siempre energía.
Utilizando un sistema DDS, el cambio en las torres del aire de purga no se produce cada 5 minutos, sino que el ciclo se basa en la temperatura del punto de rocío según medición a la salida del secador. Esta conmutación adaptativa produce un ahorro energético significativo.
Bibliografía: Increasing compressed air plant efficiency
Palabras clave: Heat-less desiccant dryer (HDD)
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